加長型三風道噴煤管在高海拔地區(qū)預分解窯上的應用

2．1　工藝設計思想

　　針對NSP窯幾乎無冷卻帶、出窯熟料溫度高達1400℃左右的特點，為了防止溫度過高的熟料在窯下料斜坡上“掛蠟”和盡量降低入單冷機的熟料溫度，我廠與設計院研究，決定采用三風道噴煤管并比原來的設計加長了2m。

2.2　原設計三風道噴煤管系統(tǒng)工藝流程

　　原設計三風道噴煤管系統(tǒng)工藝流程（見圖1）。

圖1　三風道噴煤管系統(tǒng)工藝流程圖

1.三風道噴謀管；2.外風閥；3.內風閥；4.安全風機；5.高壓離心風機；橡膠軟管；7.喂煤富勒泵；8.喂煤羅茨風機

　　工作原理簡述：由羅茨風機來的高壓風與由富勒泵來的煤粉匯合后經輸送管道和橡膠軟管進入三風道噴煤管煤風道；高壓離心風機產生的風經橡膠軟管后一部分進入噴煤管外風道，另一部分進入內風道，各風道風量由內外風閥控制，出噴煤管的煤粉與從內風道來的旋流風強烈混合后，被從外風道來的軸流風包裹入窯燃燒。

2．3　原三風道噴煤管系統(tǒng)有關技術參數(shù)

　?。?）三風道噴煤管 長5.2m（未加長前為3.2m），喂煤量：2～6t／h。

　?。?）高壓離心風機 風量：6594m3/h，全壓：15kPa。

　　（3）安全冷卻風機 風量：4510m3/h，風壓：1.96kPa，風機轉速：2900r／min。

　?。?）L61LD喂煤羅茨風機 風量：25m3／min，升壓：49kPa；電機轉速：980r／min；電機功率：37kW。

3　調試時暴露出的問題和處理措施

3.1　窯前容易長煤粉圈

　　原加長型三風道噴煤管在調試時主要表現(xiàn)為窯前容易長煤粉圈，有時幾個小時便在窯口附近結起一個很大的前圈，嚴重影響了回轉窯的通風，同時熟料fCaO升高，質量不穩(wěn)定，經常停窯打前圈，現(xiàn)場觀察到火焰軟弱并有下垂現(xiàn)象，嚴重時肉眼可看到煤粉落到窯前熟料中呈現(xiàn)點狀藍色螢火，并感覺到煤粉出噴煤管不連續(xù)，當煤粉多時窯前出現(xiàn)短時正壓，但此時煤粉計量表顯示喂煤穩(wěn)定故排除噴煤不連續(xù)的原因是下煤不穩(wěn)定，噴煤管用風時壓力表顯示外風最大只能調到9kPa，因此火焰長度調節(jié)困難。

　　針對該系統(tǒng)所暴露的問題，結合工藝裝備的情況進行了分析，我們認為是煤風風速過低及一次風風壓過低引起的。

3.1.l　煤風風速計算

　　按風機銘牌風量可計算出煤風風速

　　 　　　Q煤 　　　　　25
　　V煤＝────＝───────＝19.0(m/s)
　　　　　 S煤 　　　60×0.0219

　　考慮到風機送風管路的漏風和風機的實際出風量，該風速還會更低，此風速與正常的煤風風速（20～30m／s）相比偏低，這可能是導致噴煤管內出煤不連續(xù)的原因。

3.1.2　凈風風機風壓校核

　　由于滇西廠地處海拔2142m處，該處大氣壓力只有78kPa，故原風機銘牌風壓雖為15kPa，但如考慮到大氣壓的影響，該風壓要降低許多，在調試時該風機表頭顯示風壓最大值只到9kPa。由于海拔高度的增加，使風機的風壓降低了很多，計算僅為11.56kPa，如再考慮到噴煤管本身的阻力，則風壓還要降低，這與實際所顯示的情況完全相符，由于在該系統(tǒng)中凈風風機選用了高壓離心風機，故風量由于風壓不高的原因可能將會大大減少，從而引起內外風風速過低，造成火焰調整困難，煤粉燃燒不良。

　　通過以上分析，造成原三風道噴煤管發(fā)生上述不利情況的原因是：煤風風速過低只等于16m／s；一次風風壓過低，計算風壓只到11.56kPa。

3.l.3　三風道喂煤系統(tǒng)的改造

　　根據上面的分析，我們對喂煤羅茨風機及一次風機做了更換改造，改造后的兩風機性能參數(shù)如下：
　　L61LD羅茨風機風量39m3／min，升壓78.4kPa，轉速1480r／min，電機功率90kW。

　　一次風機9-12No.9D，風量6667m3／h，風機轉速2900r／min，全壓21719Pa，電機功率75kW。

　　改造后煤風風速由原來的19m／s提高到29．6m／s，一次風實際風壓由9kPa提高到15kPa，經過改造后三風道噴煤管的火焰形狀、溫度很快得到了扭轉，窯前煤粉燃燒快，火焰形狀調節(jié)靈活，窯前起火提溫快，煤粉圈大大減輕，熟料質量得到較好控制。

3．2　三風道噴煤管火焰掃磚

　　該加長型三風道噴煤管經過以上改造解決了很多問題，但是在一段時期內，窯內頻繁出現(xiàn)火焰掃磚現(xiàn)象，有時剛換上的新磚不到一個月便得重新挖補，在火焰下部4m左右常出現(xiàn)直徑在20～60cm，深度在5～15cm的小坑，我們認為是火焰形狀發(fā)生變化，而原因在噴煤管的結構上。

　　在出現(xiàn)火焰掃磚時，火焰形狀很不理想、調整極其困難、現(xiàn)場觀察火焰明顯發(fā)散，甚至有“發(fā)叉”現(xiàn)象，整個火焰在噴煤嘴周向分布不均，一邊火焰區(qū)燃燒激烈，另一邊感覺旋流風明顯過大，外風包不住內風，我們發(fā)現(xiàn)噴煤管的結構發(fā)生了變化，如圖2所示，d4比d3大，正常情況下d3＝d4＝6mm，發(fā)生掃磚時d3＝4mm，d4＝8mm，d3、d4是外風道徑向寬度，外風道發(fā)生變形的原因可能是：①裝配時存在著誤差；②由于該噴煤管加長了2m，并且煤管外面包了一層厚度10cm的澆注料，澆注料總重達l.8t，懸臂由4m增至6m，受高溫環(huán)境的影響，噴煤管外風套發(fā)生變形下垂，從而使d4大于d3，間隙變大的地方阻力變小，間隙變小的地方阻力變大，風速也將有較大的差異，風速太小的地方便包不住呈旋流狀態(tài)的內風，火焰必將發(fā)散，極易損傷窯皮，窯皮掉后就損傷至耐火磚，使火磚出現(xiàn)坑狀“雞窩”。

圖2　三風道噴煤管結構示意圖
1.澆注料；2.外風道；3.煤風道；4.內風道；
5．風翅；6.中心管；7.外風管；8．支承掛鉤

　　另外我們還發(fā)現(xiàn)圖中d1、d2的尺寸大小與火焰形狀有著密切的關系，d1變大火焰變長，d1變小火焰變粗；d2變大火焰變粗，反之則變細。我們將d1、d2分別調整為50mm和40mm，當d1、d2尺寸合適時亦會使火焰形狀不理想，嚴重時會損傷窯皮及耐火磚。

　　根據出現(xiàn)的問題，我們對噴煤管外風套分別從三個方向進行了固定，使外風道在任何情況下不會出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，即使噴煤管再發(fā)生變形也只會出現(xiàn)整體下垂而不會使各風道間隙發(fā)生變化，處理后，一年多的生產實踐中未出現(xiàn)風道不均而引起火焰掃窯皮的問題，同時窯產質量、運轉率等都得到了不同程度的提高，見表l。

表1　使用加長型噴煤管前后的生產情況

　　注：產量、運轉率、強度等值均為月平均值；改前運轉率低的原因是機械設備故障較多。

4　加長型三風道噴煤管的其它作用

　　由于該三風道噴煤管活動范圍大，伸入窯內最大可達2m，退可縮至距窯口1.6m，使用十分方便，主要表現(xiàn)在以下幾點。

4.1　冷窯點火升溫時的應用

　　冷窯點火升溫時，為使窯燒成帶得到較好的預熱升溫，可將噴煤管退至距窯口約1m的地方，因為冷窯點火時，入窯二次風溫極低，煤粉燃燒速度慢，一般情況下黑火頭較長，過渡帶及燒成帶末端的窯體溫度往往比燒成帶正?；瘘c下的溫度高，說明煤粉燃燒由于溫度低發(fā)生后移，而正常的火點下窯皮沒有得到很好的升溫。當投料時火焰被壓縮至正?；瘘c，而火點下溫度較低，故剛投料時很容易發(fā)生“竄料”現(xiàn)象，操作上為避免出現(xiàn)“竄料”，不得不降低初始投料量和降低窯速，影響了窯達到正常投料的時間，故如升溫時將煤管退至距窯口1m左右的地方，由于窯燒成帶得到較好預熱升溫，投料后，火焰的壓縮對燒成帶影響不大，窯能較快地達到正常投料量，縮短了不正常的時間。

4.2　發(fā)生掉窯皮及處理前后圈的作用

　　在煅燒過程中，由于窯內熱工制度發(fā)生變化，故有時燒成帶窯皮會發(fā)生被燒薄或燒掉的現(xiàn)象，對此問題應用該加長型噴煤管進退活動范圍大的特點，當發(fā)現(xiàn)燒成帶部位筒體溫度升高異常時，可將煤管退出或伸入，避開耐火磚薄弱處，再加以內外風調節(jié)手段，采取相應措施，一般均能取得良好效果，尤其是對燒成帶前部發(fā)生排窯皮時，效果最好，同樣當窯內長前后圈時，采取類似的辦法進行處理，效果要比未加長的三風道噴煤管好。

4.3　保護窯口及窯口護鐵的作用

　　現(xiàn)代預分解窯窯內一般幾乎無冷卻帶，有的廠家窯皮甚至長到窯口部位，由于出窯熟料溫度高，故此部位的窯口護鐵受高溫氧化腐蝕和高溫熟料磨損，故損壞極快，有的廠家半年就需更換一次，因窯口護鐵更換困難且周期較長，故嚴重影響了回轉窯的運轉率，我廠在正常情況下加長型三風道噴煤管伸入窯內1m左右，窯內一般有1.5～2m的冷卻帶，大大降低了出窯熟料的溫度，改善了窯口護鐵的工作環(huán)境，延長了窯口護鐵的使用壽命，1號窯從1995年6月點火到1997年9月已經安全運行了近26個月，窯口護鐵依然完好無損，同時出于出窯熟料溫度較其它廠均低，故我廠窯筒體變形非常小，每次砌磚都很順利，表2為幾個預分解窯生產廠的出窯熟料溫度對比。

表2　幾個預分解窯生產廠的出窯熟料溫度對比

4.4　加強生料預熱

　　當冷窯升溫投料時，盡管預熱器內氣流溫度趨于正常，但由于滇西廠地處高海拔地區(qū)，各級預熱器都比海拔低的同規(guī)模的生產線的預熱器大，預熱器耐火材料儲熱都不足，故剛投料時各級預熱器溫度下降過大，導致剛投料時的生料預熱分解不好，應用加長型噴煤管可部分彌補此點不足，剛投料幾個小時內將煤管移至窯口附近，以延長物料在窯內的停留時間，加強生料在窯內的預燒，此措施在實踐中有一定意義。

5　加長型噴煤管伸縮時的注意事項

　　該加長型噴煤管雖然調節(jié)靈活，但是移動時必須注意其調節(jié)方法，否則會產生不利影響。

　?。?）當煤管大幅度移動時要注意調整火嘴在窯斷面上的位置，因為窯是有斜度的，而煤管一般是水平的，滇西廠窯斜度為4%，當煤管由窯口往里推進2m時，噴煤嘴在窯面的位置降低了8cm，所以必須重新調整火嘴位置，否則產生嚴重后果，同樣當煤管后撤時也應注意此點。

　?。?）根據使用經驗，正常煅燒時，火嘴往窯里推進窯尾溫度會增加，推進越多增加越明顯，反之則尾溫降低，故操作時應密切注意窯尾溫度。

　?。?）根據經驗，煤管如需大幅度后撤，則操作上應采取相應措施，如一次回撤過大易導致窯內熱工制度發(fā)生大的波動，影響熟料煅燒質量，故如不是特別需要，如燒圈或避開高溫火點時，應分成幾次移動，每次之間應有一定時間間隔。

　?。?）煤管在窯內伸入較大時，要注意勤觀察窯內情況，密切注視火嘴上方的窯皮，否則大塊窯皮落下時易損傷火嘴，當處理前后圈時應特別注意。

　?。?）因為煤管太長故停窯時應注意調整一次風量冷卻噴煤管，同時應將煤管盡量回撤，以免煤管受高溫影響而變形下垂。

6　結束語

　　加長型三風道噴煤管在應用時應充分考慮高海拔對風機壓力的影響和煤管的裝配精度兩個問題，在兩個問題都能得到合理解決和應用方法正確的情況下，則加長型三風噴煤管比未加長的三風道噴煤管更多的優(yōu)點。